Электроконтактный датчик уровня для водонапорной башни

 

со1Оз советских . . социАлистичесних

РЕСПУБЛИН.„80„„1 035425 (д1 6 01 -F 23/10. к

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 =.,ь. и

ГОСУДАРСТВЕННЬМ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

<21) 3408Ì 9/ t 8-10 . (22) 29. 01. 82 (46) 15,08.83. Бюл. V 30 (72) В-S.В.Чепулис и P.И.Урбанавичюс (53) 681.128.6(088.8) (56) 1. Автоматические приборы,ре гуляторы и управляющие машины.Справочное пособие @од ред.Б.Д.Кошарского. Л., "Машиностроение", 1981, с.577-585.

2. Система управления серии Сауна.

Техническое описание. Инструкция поэксплуатации, паспорт. Министерство электротехнической промышленности

СССР, Пржевальск, 1980 (прототип), (54)(57) элкктРОконтАктнцй дАтчик

УРОВНЯ ДЛЯ ВОДОНАПОРНОЧ БАШНИ, содержащий стержневые электроды верхне го и нижнего уровней,;о т л и ч а юшийся тем, что,с целью увеличения надежности работы водонапорной башни при отрицательных температу" рах окружающей среды, в него вве" дены направленные вверх дном стаканообразные кожухи, в которых разме- . щены стержневые электроды, причем стержневой электрод нижнего уровня выполнен выступающим из своего ко-. жуха, а конец стержневого электрода верхнего уровня размещен внутри своего кожуха, при этом стержневой электрод верхнего уровня расположен ниже стержневого электрода нижнего уровня.

425 2

На фиг.i приведена схема датчика, установленного в баке водонапорной башни; а на фиг.2 - схема электрода верхнего уровня для определения его размеров.

Электроконтактный датчик уровня . для водонапорной башни .содержит стер" 50 жневой электрод 1 нижнего уровня, стержневой электрод 2 верхнего уровня, "закрепленные посредством пробок

3 соответственно в стаканообразных кожухах 4 и 5, а также панель б за- Ы жимов, закрытую крышкой 7. Стаканообразный кожух 4 со стержневым электродом 1 нижнего уровня расположен вы1 1035

Изобретение относится к автомати-. ке, в частности к сигнализирующему и регулирующему оборудованию уровня воды водонапорных башен.

Известны сигнализаторы предельных уровней электропроводящей жидкости в емкости, содержащие два изолированные друг от друга электрода, блок управления и питания Pl ).

Недостатком известных сигнализа" 10 торов является сравнительно малая их надежность при разных рабочих условиях, ограничивающая их широкое практическое применение, Наиболее близким к предлагаемому является электроконтактный датчик уровней, содержащий электроды ни>ннег, го и верхнего уровней воды I 2 1.

Недостаток известного датчика уровня - ненадежная его работа при 20 отрицательных температурах окружающей среды.

Цель изобретения - увеличение надежности работы электроконтактного датчика уровня воды для водонапорных 25 башен при отрицательных температурах окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что в злектроконтактный датчик уровня для водонапорной башни, содержа- З0 щий стержневые электроды верхнего и нижнего уровней введены направленные вверх дном стаканообразные кожухи, в которых размещены стержневые электроды, причем стержневой электрод нижнего уровня выполнен выступающим из своего кожуха, а конец стержневого электрода верхнего уровня размещен внутри своего ко>ку" ха, при этом стержневой электрод верхнего уровня расположен ниже

40 стержневого электрода нижнего уровня. ше стаканоо6разного кожуха 5, в котором установлен стержневой электрод

2 верхнего уровня. Пробки 3 с обеих сторон залиты защитной герметизирую" щей смолой 8, например эпоксидной.

Стержневые электроды 1 и 2 при помощи отводов 9, проходящих от них через залитые смолой 8 концы стаканообразных кожухов 4 и 5, подсоединены к панели б зажимов. Стержневые элект" роды 1 и 2 установлены аксиально своим стаканообразным кожухам 4 и 5, причем конец стержневого электрода

1 выступает из полости 10 своего

-кожуха 4, а стержневой электрод 2

-расположен. внутри полости 1) кожуха 5.

Электроконтактный датчик крепится к баку 12 водонапорной башни 13 так, чтобы его стаканообразные кожухи 4 и 5 были обращены своими открытыми концами в сторону поднимающейся воды. К крышке 14 датчик крепится с помощ>ью кронштейна 15 и соединяется с систе>>ой регулирования уровня посредством кабеля 1б.

Датчик работает следующим образом

После закрепления датчика в баке

12 водонапорной башни 13 включают насос (не изображен ). При этом начи" нается подача воды в бак 12, и уровень в нем постепенно поднимается, C момента, когда уровень воды достигает стаканообразного кожуха 5,вслед" ствие противодействия воздуха, занимающего полость 11, вода внутрь его не попадает, а обтекая этот кожух, поднимается вверх, Поскольку вода практически не попадает вовнутрь полости

11, то замыкания стержневого электро" да 2, расположенного внутри этой полости, не происходит.

Затем поверхность поднимающейся воды достигает выступающий конец стержневого электрода 1 нижнего уров. ня, и прои ходит его замыкание.Поскольку электродвигатель насоса включен, изменений в электрической схеме регулирования не происходит, так как на этом этапе электрод ниж" него уровня не связан с системой регулирования. Вода не попадает во внутреннюю полость 10 стаканообраэного кожуха 4, обтекает его снаружи, и весь датчик погружается в воду.

Уровень воды постепенно повышается, и одновременно увеличивается давлеwe врды на воздух, находящийся в жении воздуха, который находится в. полости 1О стаканообразного кожуха 4. Его выступающий конец при изменении нижнего уровня воды появляется в окружающем воздухе. Однако эти прояежутки времени являются короткими, так как после размыкания электрода 1 бак 12 сразу начинает пополняться водой и на выступающем конце электрода лед не успевает.намораживаться, а если появляется, то - сразу же после поднятия уровня воды, он в этой во" де тает.

Заметные изменения температуры и давления окружающей среды не влияют на точность работы предложенного датчика. При повышении температуры воды или понижении атмосферного давления давление газов в полости 11 превышает величину суммарного давления атмосферы и водяного столба Н,-„(@èã.2), и избыток газов при нижнем уровне воды в виде пузырьков выходит из этой полости в окружающее пространство, проникая через слой воды в баке 12.

Следовательно, при следующем по- . вышении уровня воды в баке 12 уровень столбика воды, проникающей в кожух 5, соответствует уровне столбика в нормальном (рассчитанном

I для датчика ) режиме, а стержневой электрод 2 замыкается опять только тогда, когда вода достигает верхнего уровня. При уменьшении температуры воды или при повышении атмосферного столбика повышается быстрее при пополнении бака 12 водой, и преждевременное замыкание стержневого электрода контакта вызывает выключение насоса и протекание в промежутке между ним и водой переменного тока

3 1035425 а полости 11 стаканообразного кожуха

5. При этом вода постепенно начинает сдавливать воздух и проникать внутрь полости 11. Когда вода в баке 12 поднимается до верхнего уровня, давление во внутренней полости 11 кожуха

5 становится такой величины, что уровень воды достигает расположенного внутри этого кожуха стержневого электрода 2, происходит его замыка- 1О ние и отключение электродвигателя насоса. В итоге уровень воды в баке 12 перестает подниматься.

В момент замыкания стержневого

Электрода 2,одновременно через него 15 начинает протекать переменный ток, подаваемый из системы регулирования от источника напряжения 30 В. Этот ток, протекая в промежутке между стержневым электродом 2 и окружаю- 20 щей водой, способствует выделению водорода, который пополняет воздух в полости 11, сохраняя требуемое давление и компенсируя его потери в течение длительного времени регулиро- 25 вания (воздух из полости абсорбируется водой ). Повышающееся давление в полости 11 отталкивает воду от стержневого электрода 2, и выделение водорода прекраг,ается. Время выделения водорода зависит также и от степени израсходования воды потребителем, так как при понижении уровня воды в баке понижается уровень воды и в полости ll. Когда уро-. вень падает ниже выступающего конца

35 стержневого электрода 1, в системе регулирования происходит размыкание электрической цепи. Включается питание электродвигателя насоса, и бак 12 начинает пополняться водой. уровень воды в нем »ачинает подниматься, и процесс работы повторяется °

Предлагаемый электроконтактный датчик уровня воды водонапорной башни исключает возможность намораживания льда на его электродах при отрицательных температурах окружающей сре-. ды. Электрод 2 верхнего уровня все время находится в непосредствен ном окружении воздуха и газов,которые заполняют полость 11 стаканообразного кожуха 5. Стержневой электрод 1 нижнего уровня длитель- 55 ное время находится в воде и также практически весь по своей длине расположен в непосредственном окруот источника напряжения 30 В. Вслед" ствие этого выделяется водород, кото" рый заполняя полость 11, увеличивает давление в ней. При опускании воды до нижнего уровня избыток выделенного газа удаляется из полости 11 и при следующем пополнении воды и повыше" нии уровня в баке верхний уровень соответствует заданному положению.

Если при достижении нижнего уровня воды в баке 12 уровень воды в полости 11 выше нулевого уровня (фиг.2), недостаток газа в полости 11 восстанавливается в следующем цикле регулирования.

1035425

Таким образом, предлагаемый дат" чик является саморегулируавимся, что гарантирует его работу при изменении внешних метеорологических условий.

Величина расстояния дР, на кото" ром расположен стержневой электрод

2 относительно нижнего края кожуха

5, может быть определена при изготовлении датчика с помощью тарировки в или приближенно по формуле, выведен". ной на основе уравнения состояния газа

Предлагаемый датчик обладает высо" кой надежностью при работе в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды, включая отрицательные ее значения. Экономический эффект при использовании датчика достигает" ся за счет исключения возможных пере-, расходов воды и электроэнергии при работе водонапорной башни в ус";

ЗО ловиях температур окружающей среды. Я= .. 2 Ф и "("" a1 у-((Рв "" â) z где Р - атмосферное давление в начале наполнения бака водой, Па;

Р,„ " атмосферное давление в конце наполнения бака водой, Па;

Т " температура воды у стержневого электрода верхнего уровня 2 в начале наполнения бака водой, К;

Т - температура воды у стержнееого электрода верхнего уровня 2 в конце наполнения бака водой, К; минимальная высота водяного столба в баке от нижнего края. кожуха 5 (от нулевого уровня,фиг.2), И; максимальная высота водяного столба в баке от нулевого уровня .(Фиг.2), м; высота воздушного столбе (фиг,2) в кожухе 5,м; диаметр стержневого электрода верхнего уровня, (фиг.2), и; внутренний диаметр кожуха

5 (фиг.2), м;

<=89 где р - плотность воды, кг-м З ускорение свободного падения, м.с 2 .

ВНИИПИ Заказ 5812/41 Тираж 643 Подписное

° ФО Ф ЗВ

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4